卟吩内氢迁移反应的理论研究

用B3LYP/6 3 1G 方法计算卟吩内氢迁移反应中的反应物、产物、中间体、过渡态及其二级鞍点的结构与能量 .结果表明 ,分步反应历程的几率较大 ,与实验的预测一致 .

氟代乙炔氢迁移反应微正则系综速率常数的计算

以氟代乙炔的氢迁移反应为例,计算了隧道效应、曲率因子和转O系综单分子反应速率常数的影响.结果表明,在低能区域,隧道效应和曲率因子对反应速率有较大影响,均使反应速率增加,而在高能区域作用不明显.与此同时还研究了不同对称态下的反应速率常数,结果表明,本例中的两对称态(A′态和A″态)的反应速率常数在能量较低时差异较大,随能量升高,两者趋于相等.

反式共轭类碳烯CH_2CH—CHC∶LiF氢迁移反应的DFT研究

应用密度泛函理论DFT方法,在B3LYP/6-31G*水平上研究了反式共轭类碳烯CH2CH—CHC∶LiF的氢迁移反应.计算优化了反应过程中的所有反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,通过频率振动分析确定中间体和过渡态.结果表明,在β位上的H原子迁移过程中,经历一个带有三元环结构的中间体和两个带有三元环结构的过渡态.第一步反应势垒较大.

2-羟基-4-邻苯二甲酰亚胺基丁酸的氢迁移反应

在甲烷为反应气的化学电离质谱条件下，质子化的２－羟基－４－邻苯二甲酰亚胺基丁酸的单分子质谱碎裂产生了ｍ／ｚ １４８的碎片离子，表明其碎裂过程发生了氢迁移反应。ＡＭ１分子轨道的理论计算结果为可能的质子化位置提供了理论依据；建立在氘代同位素标记和碰撞诱导解离实验的基础上，我们提出此离子的形成可能同时存在单氢迁移和双氢迁移，一些质谱图中的特征碎片离子为可能的 ＭｃＬａｆｆｅｒｔｙ重排和离子／中性（碎片）复合物中间体反应碎裂机理提供了有价值的相关信息。

次黄嘌呤氢迁移反应机理的理论研究

采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-31G^(**)水平下研究了无水催化、水催化次黄嘌呤氢迁移反应的微观机理和势能曲线图。计算结果表明:(1)无水催化时次黄嘌呤经过四元环的过渡态,发生分子内氢迁移反应,实现烯醇式向酮式的转变;(2)1分子水催化次黄嘌呤氢迁移反应过渡态的结构为六元环;(3)2分子水催化次黄嘌呤氢迁移反应过渡态的结构为八元环,催化剂存在时发生的是分子间氢迁移反应。能量计算表明,水分子催化下次黄嘌呤氢迁移反应的活化能垒小于无水催化直接H迁移过程的活化能垒,另外,氢键在增大次黄嘌呤水合物稳定性、降低氢迁移反应活化能方面起到非常重要的作用。

不饱和类卡宾H_2C=CLiF的结构及氢迁移反应的DFT研究

用量子化学中的密度泛函DFT方法 ,在B3LYP/ 6 311G 水平上研究了不饱和类卡宾H2 CCLiF的结构 .结果表明 ,只有 1种平衡结构是稳定的 .对稳定的平衡结构 ,找到了分子内氢迁移反应的过渡态 ,并计算了不同温度下不饱和类卡宾H2 CCLiF的平均寿命τ,在 2 0 0K时 ,τ =7.9d ,在 30 0K仅为τ =2 .4s.

β-羟基丙醛基态与激发态氢迁移反应的从头算研究

本文用从头算RHF和UHF方法在3-21G基组上研究了β-羟基丙醛基态和激发态分解为甲醛和乙烯醇的反应机理.优化得到了各反应途径的过渡态和中间体.其结果为:基态β-羟基丙醛经过一个六元环过渡态和一个氢键中间体形成产物,反应属于氢迁移和断键的协同过程;激发三态β-羟基丙醛的分解途径首先经过一个氢迁移六元环过渡态形成双自由基中间体,然后该中间体的分解包括两条相互竞争的途径,它们各自经过一个断碳碳键的过渡态和一个氢键激-基态配合物中间体而形成两类产物,一类为甲醛的基态和乙烯酸的激发态,另一类为甲醛的激发态和乙烯醇的基态.激发态反应的两条通道均属于先氢迁移后断键分解的分步过程,且反应的第二步为速控步骤.计算结果表明,激发态反应活化位垒都比基态的低.

过氧烷基自由基分子内氢迁移反应类速率常数的计算

过氧烷基自由基分子内氢迁移是低温燃烧反应中的一类重要基元反应.本文用等键反应方法计算了该类反应的动力学参数.所有反应物、过渡态、产物的几何结构均在B3LYP/6-311+G(d,p)水平下优化得到.本文提出了用过渡态反应中心几何结构守恒作为反应类判据,并将该分子内氢迁移反应分为四类,包括(1,3)、(1,4)、(1,5)、(1,n)(n=6,7,8)氢迁移类.分别将这4类反应类中最小反应体系作为类反应的主反应,并分别在B3LYP/6-311+G(d,p)低水平和CBS-QB3高水平下得到其近似能垒和精确能垒.其余氢迁移反应作为目标反应,在B3LYP/6-311+G(d,p)低水下计算得到其近似能垒,再采用等键反应方法校正得到目标反应的精确反应势垒和精确速率常数.研究表明,采用等键反应方法只需在低水平用从头算计算就可以得到大分子反应体系的高精度能垒和速率常数值,且本文按等键反应本质的分类方法更能揭示反应类的本质,并对反应类的定义给出了客观标准.本文的研究为碳氢化合物低温燃烧模拟中重要的过氧烷基分子内氢迁移反应提供了准确的动力学参数.

去质子化咔咯内氢迁移反应的理论研究

采用B3LYP/6-31G^**方法在Gaussian09程序下,对去质子化咔咯(CH2-)体系进行结构优化和振动分析。结果显示,CH2-的四种不同构型稳定性差异是由内氢原子间距决定的,内氢原子间距大,相对能量低,稳定性高。优化不同构型间相互转化的内氢迁移(IHAT)反应的过渡态,并进行相关的比较计算,各过渡态的能量高低也与内氢原子间距密切相关。CH2-的各构型能量差异大于PH2,同样是从能量最低到能量最高的稳定构型的内氢迁移反应,CH2-的正逆反应速率的差异明显大于PH2。

联■唑啉类手性配体在不对称氢迁移反应中的应用

Four chiral iridium(Ⅰ) complexes are synthesized from bioxazoles and [Ir(COD)Cl]2 (COD=1, 5- cyclooctadiene in situ. The complexes are used as enantioselective catalysis in the asymmetric hydrogen transfer reactions of acteophenone. It is found that the highest opticalyeild is up to 31.5%.

卟吩内氢迁移反应机理的密度泛函研究

将密度泛函理论应用于卟吩内氢迁移反应机理的理论研究,计算反式卟吩trans-PH2和顺式卟吩cis-PH2的结构参数、总能量、电子密度和振动频率等参数。计算发现trans-PH2比cis-PH2的能量低29．13 kJ／mol(接近实验数据25．0 kJ／mol)。振动分析表明中间态TS-PH2只有一个虚频,而中间态SS-PH2有两个虚频,可以判定TS-PH2是分步反应机理的过渡态,而且同步反应历程比分步反应历程需要更大的活化能,因此可得出卟吩内氢迁移反应采用分步反应历程的结论。此研究表明,密度泛函理论的计算结果与实验数据能够较好地相吻合,能直观地表述卟吩内氢迁移反应的机理,从理论上解释了该反应采用分步反应机理。

8-羟基鸟嘌呤自由基的开环反应机理

使用经实验校准的B3LYP/DZP++方法研究了8-羟基鸟嘌呤自由基的开环反应机理.计算结果表明,该反应先后历经C8—N9键的断裂、羟基H原子向N7原子转移两个步骤完成,转移中的H原子具有阳离子的特征.当没有水存在时,羟基H原子的转移反应需经历一个四元环的过渡态,具有较高的活化能,反应较困难.但如果有水分子存在,羟基H原子的转移步骤将经历一个低活化能的六元环过渡态,使整个8-羟基鸟嘌呤自由基的开环反应可以在较温和的条件下顺利完成.在无水催化时,羟基H转移是反应的速率控制步骤;而有水催化时,反应的速率由C8—N9键的断裂步骤控制.

不对称串联[1,n]-氢迁移/环化反应构建手性化合物研究进展

串联[1,n]-氢迁移/环化反应通过分子内氢负离子迁移,能够使杂原子邻位C(sp^3)—H键官能化,把C(sp^3)—H键直接转化成为C—C,C—N,C—O等键.此方法在构建五元、六元、七元杂环和全碳环中表现出了巨大的潜力,通过该反应可以高效地合成药物分子中的常见骨架.手性胺、手性路易斯酸以及手性布朗斯特酸等催化剂已经成功地应用于这类反应的不对称催化当中.

基于吡啶和1,3,5-三嗪的PNP钳状配体的设计合成以及在钴催化的末端炔烃半氢化反应中的应用

设计并合成了两类新型的PNP钳状配体,一类以吡啶结构为骨架,另一类以1,3,5-三嗪结构为骨架.将这两类配体应用于钴催化的硅氢还原末端炔烃N-(3-炔丁基)对甲苯磺酰胺(8a)的反应中,发现两者对反应速率和选择性均有重大影响.其中具有吸电子取代基的吡啶结构的配体2,6-双((S)-2-((二苯基膦)甲基)吡咯烷基)烟酸乙酯(L5b)可以高效促进8a的迁移半氢化反应,主要给出反式内烯产物.通过进一步筛选金属催化剂、溶剂和还原剂,确定了获得反式内烯产物的最优反应条件为CoCl_(2)/L5b/SiH(OMe)_(3)/四氢呋喃(THF).运用最优条件,研究了另外8种末端炔烃8b~8i的迁移半氢化反应,反应产物仍主要以反式内烯为主.简而言之,通过配体L5b发展了一种末端炔烃迁移还原的方法.

4-羟基香豆素在四氢喹啉及二香豆素内盐合成中的应用

以4-羟基香豆素和邻胺基苯甲醛为原料,高效合成了具有药物活性的3-位邻羟基苯甲酰基单取代的四氢喹啉衍生物.在乙醇溶剂中,反应经过克脑文格尔缩合/[1,5]-氢迁移/环化/水解/脱羧这五个串联过程进行.另外,还实现了底物控制的多样性合成,在无催化剂、无溶剂、室温条件下制备了一系列二香豆素内盐.